王程昊，张本顺，赵昀，李启明，刘雨，沈言

摘要：选用2 mm 6013铝合金板材进行单模光纤激光焊接工艺试验，构建以激光功率、焊接速度、离焦量为输入变量，正背熔宽、背宽比和熔合区截面积为输出变量的3D响应面模型，模型具备显著性，且拟合良好。分析工艺参数变化对焊接接头几何特征的影响规律，并对典型焊缝进行了显微组织及力学性能分析。结果表明，激光功率与背面熔宽、背宽比及熔合区截面积变化呈正相关;焊接速度与输出变量均呈负相关;离焦量与正面熔宽及熔合区截面积变化呈正相关，与背宽比变化呈负相关。在背宽比回归模型中，激光功率与离焦量存在明显的交互作用。单模光纤激光可在低功率、高焊速的工艺匹配下实现2 mm 6013铝合金全熔透，且焊接接头截面熔宽更窄，微观晶粒尺寸小，其抗拉强度和断面延伸率分别为315.5 MPa和12.3%，可达到母材的90%和42%。

关键词：单模光纤;响应曲面法;焊缝成形;组织性能

中图分类号：TG456.7      文献标志码：A         文章编号：1001-2003（2021）10-0094-08

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.10.16

0    前言

6013铝合金由美国铝业公司研制，由于控制了Cu、Mn的含量，其强度高于其他6xxx铝合金，耐蚀性高于7xxx铝合金，因此在军用、民用制造领域都有着广阔的应用前景[1]。激光焊接技术以其较高的能量密度、加工精度和自动化程度，可实现复杂结构的高效、精密连接，具有许多其他熔焊方法无法比拟的优越性[2]。近年来，随着激光设备与束源的不断发展，光纤激光器以其柔性化传输方式和较高的光束质量已逐步在焊接加工领域得到应用推广。……